03/09/2017
El sonido, esa vibración que percibimos a través del oído, puede ser representado gráficamente de diversas maneras. La forma en que se visualiza depende de qué aspectos del sonido queremos analizar: su evolución en el tiempo o la composición de sus frecuencias. En este artículo, exploraremos las diferentes representaciones gráficas del sonido, incluyendo sus ventajas, limitaciones y aplicaciones.
Gráficos de dominio del tiempo
Los gráficos de dominio del tiempo muestran la variación de la presión del sonido en función del tiempo. El eje horizontal representa el tiempo, mientras que el eje vertical representa la amplitud o intensidad de la onda sonora. Estos gráficos son útiles para visualizar la forma de onda del sonido, mostrando cómo cambia su intensidad a lo largo del tiempo. Sin embargo, no ofrecen información directa sobre la composición de frecuencias del sonido.
Ejemplos de gráficos de dominio del tiempo:
- Onda sinusoidal: Representa un sonido puro, con una sola frecuencia.
- Onda cuadrada: Representa un sonido rico en armónicos impares.
- Onda triangular: Representa un sonido con un espectro de frecuencias más complejo que la onda cuadrada.
Gráficos de dominio de la frecuencia (FFT)
Los gráficos de dominio de la frecuencia, también conocidos como espectrogramas o gráficos de Transformada Rápida de Fourier (FFT), muestran la composición de frecuencias de un sonido. A diferencia de los gráficos de dominio del tiempo, estos gráficos no muestran la evolución del sonido en el tiempo, sino la intensidad de cada frecuencia presente en la señal. El eje horizontal representa la frecuencia (en Hz), y el eje vertical representa la amplitud o intensidad de cada frecuencia.
Las FFTs son particularmente útiles para:
- Identificar las frecuencias predominantes en un sonido.
- Analizar la calidad tonal (timbre) de un instrumento musical.
- Detectar la presencia de armónicos y otras frecuencias.
Una FFT típica muestra una serie de picos, donde la posición horizontal de cada pico indica la frecuencia y su altura indica la amplitud. Los picos altos indican frecuencias fuertes, mientras que los picos bajos indican frecuencias débiles. Un sonido puro, como una nota musical simple, aparecerá como un solo pico.
Limitaciones de las FFTs:
- No muestran la evolución del sonido en el tiempo.
- La resolución en frecuencia depende de la duración de la muestra analizada.
- Requieren una señal relativamente estacionaria (constante) para obtener resultados precisos.
Espectrogramas
Los espectrogramas combinan las ventajas de los gráficos de dominio del tiempo y de frecuencia. Son representaciones tridimensionales que muestran cómo la composición de frecuencias de un sonido cambia con el tiempo. El eje horizontal representa el tiempo, el eje vertical representa la frecuencia, y el color o la intensidad representa la amplitud de cada frecuencia en cada instante.
Los espectrogramas son ideales para:
- Analizar sonidos que cambian con el tiempo, como la voz humana o la música.
- Identificar patrones y transiciones en la composición de frecuencias.
- Visualizar la evolución de los armónicos y otras frecuencias a lo largo del tiempo.
Tipos de Espectrogramas:
- Espectrogramas de escala de grises: Utilizan diferentes tonos de gris para representar la amplitud.
- Espectrogramas de color: Utilizan diferentes colores para representar la amplitud, facilitando la interpretación.
- Waterfall plots: Representaciones tridimensionales que muestran la amplitud como la tercera dimensión.
Tabla comparativa de representaciones gráficas del sonido:
| Característica | Dominio del tiempo | Dominio de la frecuencia (FFT) | Espectrograma |
|---|---|---|---|
| Eje horizontal | Tiempo | Frecuencia | Tiempo |
| Eje vertical | Amplitud | Amplitud | Frecuencia |
| Información proporcionada | Forma de onda, evolución en el tiempo | Composición de frecuencias | Evolución de la composición de frecuencias en el tiempo |
| Ventajas | Simple, intuitiva | Muestra la composición de frecuencias | Combina información de tiempo y frecuencia |
| Desventajas | No muestra la composición de frecuencias | No muestra la evolución en el tiempo | Complejidad en la interpretación |
Consultas habituales sobre la representación gráfica del sonido:
- ¿Qué es un sonograma? Un sonograma es un tipo específico de espectrograma utilizado en medicina para visualizar la actividad eléctrica del corazón o los músculos.
- ¿Cómo se crea un espectrograma? Se crea utilizando la transformada de Fourier de corta duración (STFT) aplicada a segmentos cortos y superpuestos de la señal de audio.
- ¿Qué software se utiliza para analizar gráficos de sonido? Existen numerosos programas, desde Audacity (software gratuito) hasta programas profesionales de edición de audio y análisis de señales.
La representación gráfica del sonido es una herramienta fundamental en la acústica, la música y otras disciplinas. La elección del tipo de gráfico depende del objetivo del análisis y la información que se desea obtener. Comprender las características y limitaciones de cada tipo de representación gráfica es crucial para una interpretación correcta de los datos.